跨膜人工阴离子通道的构筑与性质

阴离子通道因其重要的生物功能和在药物开发方面的潜在应用而成为当前药物化学和化学生物学中的一个研究热点，但是人工阴离子通道的研究还处于不成熟阶段。本研究将综合运用有机合成化学、药物化学和化学生物学的理论和技术，通过对天然产物角鲨胺进行结构和功能模拟，合成一系列由刚性基团连接的角鲨胺模拟物二聚体和多聚体，用荧光法详细研究阴离子（主要是氯离子）的跨膜传输性能，并测试其生物活性，以探讨阴离子传输活性和生物活性的构效关系，从而阐明这些化合物在分子水平上药理活性的靶标和作用机理，以期发展基于角鲨胺模拟物的新型潜在药物。

本项目运用有机合成、药物化学和化学生物学的理论和技术，通过模拟天然物角鲨胺的结构和功能，设计合成了一系列氨基修饰胆甾共轭物，并用荧光光谱等方法详细研究了各共轭物的跨膜离子传输性能。发现：.（1）“头尾”相连的胆甾多胺二聚体具有很强的抗菌活性，特别是对革兰氏阳性菌。构效关系表明，抗菌活性不受两个胆甾多胺单元连接顺序的影响，排除了受体作用机理的可能性；含有胆酸单元的二聚体，比不含有胆酸单元的二聚体具有更高的抗菌活性。这与胆甾多胺单体中，脱氧胆酸多胺单体强于胆酸多胺单体的发现是不同的，说明两类化合物可能有不同的生物分布性。.（2）胆甾多胺四聚体具有中等强度的氯离子传输活性，其中脱氧胆酸多胺四聚体的活性最强。传输机理为阴离子-阴离子反向传输。该结果揭示，阴离子选择性传输可能是胆甾多胺四聚体具有抗菌活性的分子基础，即通过在膜中形成阴离子选择性膜微孔或者通道而发挥作用的。.（3）设计合成了刚性和柔性基团连接的胆甾多胺二聚体。用荧光和氯离子选择性电极法研究表明，两个二聚体以阴离子交换机制传输阴离子，并表现出一定的阴离子选择性。Hill分析表明，两个化合物在膜中表现出类似的聚集行为，而刚性胆甾多胺二聚体的活性强于柔性类似物。.（4）刚性基团连接的氨基/乙酰氨基胆酸二聚体具有很强的离子传输活性。其中，氨基胆酸二聚体由四个分子在膜中形成具有离子传输能力的活性结构，而乙酰氨基胆酸二聚体则是由两个分子形成。有趣的是，两者表现出不同的的阳离子选择性，前者是Na+ > Li+ > K+ ≈ Rb+ ≈ Cs+，后者则为Li+ > Na+ > K+ ≈ Rb+ ≈ Cs+。即通过对该类胆酸二聚体进行结构修饰可调控其离子传输性能。离子转运机理为氢离子和钠离子反向转运。.（5）设计合成了刚性基团连接的胆酸六聚体和八聚体。两个共轭物能在POPC磷脂双层膜中形成大于0.96 nm的膜微孔以传输Na+离子。其中，八聚体的Na+离子传输活性与浓度成正比，而六聚体的Na+离子传输活性则与浓度的平方成正比，说明八聚体在膜中形成单分子膜微孔（unimolecular pores)，而六聚体则形成双分子膜微孔（bimolecular pores)。即通过微调多胆酸共轭物的结构可调控其膜微孔形成性能。